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L'objet de la présente invention est une méthode et un dispositif capables d'augmenter la sûreté de circulation dans les rues et chemins.
Le bruit local très fort que l'on observe dans la cabine du chauffeur des véhicules lourds à moteur rend presque toujours impossible au chauffeur de percevoir les signaux acoustiques émis par les véhicules qui surviennent et sont près de dépasser, jusqu'au moment où le véhicule survenant est très proche et aucune manoeuvre ne peut être taite sans risquer un choc.
Le niveau sonore moyen du bruit dans la cabine
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'du chauffeur des véhicules lourds à moteur en marche est d'environ 90 décibels ou plus, tandis que'le son provenant d'un avertisseur acoustique dtun automobile à une distance de 40 mètres ne dépasse pas le niveau moyen de 80 à 85 décibels, et par conséquent il n'est pas distingué par son intensité, mais par ses caracté- ristiques; étant -donné, d'ailleurs, que l'attention du chauffeur est surtout dirigée vers la conduite du véhicule, il est bien difficile, sinon tout à fait impossible, qu'il entende dans sa cabine les signaux acoustiques des véhicules qui surviennent et sont sur le point de dépasser.
Il est donc extrêmement utile pour la sûreté des routes d'avoir un dispositif signalant distinctement dans la cabine les sons émis par les véhicules à moteur qui surviennent lorsque ceux-ci sont encore à une distance suffisante pour que le chauffeur du véhicule lourd puisse prendre en temps utile ses précautions et faciliter le dépassement.
Pour etteindre l'individualisation des signaux il - est nécessaire, cependant, que le dispositif puisse séparer des bruits de la rue les signaux acoustiques des véhicules, même si ces bruits sont plus forts que les.signaux qui arrivent; c'est-à-dire, il faut que son
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fonctionnement soit déterminé par les caractéristiques des sons.
Par des investigations systématiques sur les 'bruits produits par la circulation on a pu constater que ces bruits ont leur champ d'intensité la plus élevée dans la bande acoustique comprise entre 50 et 1500 Hz, tandis que les avertisseurs acoustiques des automibiles; même s'ils émettent des sons à ilotes fondamentales relati vement basses, produisent presque tous des notes harmoniques d'intensité remarquable dans la bande acousti- que comprise entre 2000 et 8000 Hz, les buits susdits de la circulation de la rue n'existant pas ou étant très faibles dans cette bande.
De plus, suivant une habitude internationale et une inclination psychologique naturelle des chauffeurs, les sons élis par les avertisseurs des véhicules demandant de la voie pour le dépassement ont une durée d'une seconde ou plus.
Si le dispositif répéteur dans la cabine dont il s'agit est insensible aux sons n'atteignant pas cette durée d'une seconde on obtient aussi de séparer les bruits étrangers à impulsions qui puissent tomber par hasard dans la bande acoustique comprise entre 2000 et 3000 Hz. L'appareil est ainsi rendu plus sûr dans l'individualisation exclusive des sons émis par les
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avertisseurs acoustiques des véhicules qui sont près de dépasser.
En conformité de ce qui précède, le dispositif. avertisseur de dépassement suivant la présente invention comporte une séparation des sons prolongés dans lesquels les fréquences composantes sont comprises entre 2000 et 8000 Hz, et cette séparation est réalisée avec un rétard d'une seconde depuis le commencement de l'arrivée des sons.
La caractéristique essentielle de la méthode que l'on va décrire ici consiste dans le moyen pour obtenir cette séparation. Suivant l'invention, les sons recueillis dans la cabine du véhicule à moteur sont transformés en quantités électriques qui résultent formées d'ondes sinusoïdales à fréquences différentes en correspondance exacte avec les fréquences des ondes sonores formant les sons recueillis ; onaccomplit la séparation de ces ondes sinusoïdales en alternant les ondes à basse fréquence par rapport à une valeur préétablie de la fré- quence, et en élevant les ondes à haute fréquence;
on transforme ensuite les ondes sinusoïdales à haute fréquence en ondes 'carrées et successivement ces ondes carrées en impulsions toutes du même sens, de la même amplitude et de la même largeur;' enfin, on mesure la
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.cadence d'arrivée de ces impulsions électriques en les emmagasinant dans un.
condenseur intégrateur et en les débitant en même temps à travers une résistance de fuite associée à ce condenseur, de telle façon que la valeur de la différence entre la vitesse d'intégra- tion et celle de fuite produit le déclenchement d'un dispositif répéteur place dans la cabine* C'est-à-dire que lorsqu'il arrive dans un temps préétabli, un excès d'énergie emmagasinée dans le condenseur par rapport à la dissipation à travers la résistance de fuite, le fonctionnement du dispositif répéteur a lieu pendant toute la durée de cet excès.
On va maintenant décrire l'invention, référanoe étant faite aux dessins annexés qui représentent les schémas de connexions de deux exemples de réalisation., et dans lesquels: la fig.l est le schéma d'un dispositif réalisant 'la méthode de l'invention; la fig.2 est le schéma d'un autre dispositif réalisant la méthode de l'invention.
Dans la forme de réalisation suivant le schéma de fig1, un collecteur de sons 1 amène sur un microphone
2 les gons provenant de l'extérieur en mélange, dont le diagramme 3 est une représentation sommaire, montrant en
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'4 une note fondamentale relativement basse et en 5 sa troisième harmonique.
Bien entendu il y a en pratique plusieurs harmoniques d'ordres plus élevés, mais pour simplicité on a limité à la troisième harmonique la
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représenta.tion 'sur2Le dessin, et àe ue'-.b.-wa-.ire à l'égard de cette harmonique s'applique aussi aux autres harmoniques, même à plus forte raison dans quelques cas*
Le microphone 2 transforme d'une manière bien connue les sons qui le frappent en phénomènes électriques intégralement et exactement reproduisant la fréquence, l'intensité et la durée des sons reçus; donc le diagramme 3 représente encore les courants microphoniques* En série avec le microphone 2 est relié un condenseur 6, qui sert comme un filtre pour faciliter le passage des fréquences les plus élevées des bandes acoustiques;
ces deux appareils avec les conducteurs de connexion relatifs forment le premier circuit du dispositif de l'invention.
Un premier étage d'amplification suit, dont l'élément principal est un transistor 7, sur l'entrée duquel une résistance 8 est montée servant à donner au transistor r une tension de polarisation telle à éviter que cet étage introduise des distortions dans la forme d'onde des
7 signaux reçus. Sur la sortie du transistorune résistance de charge 9 et un condenseur d'accouplement 10 sont
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montés tandis que sur l'émetteur sont reliés une resi- stance 11 et un condenseur 12 qui stabilisent le transistor. Les caractéristiques de cet étage d'amplifi- cation sont prévues de sorte à élever l'amplitude des fréquences les plus hautes;, et le diagramme des courants devient donc celui représenté en 13.
Un deuxième étage suit, où l'élément principal est pareillement un transistor 14, sur l'entrée duquel est montée une résistance 15 ayant le but de porter le transistor à un état de polarisation proche de l'inter- diction) tandis que sur la sortie une résistance 16 et un condenseur 17 sont montés dont les valeurs sont propres à faciliter l'amplification des fréquences élevées, et l'émetteur est relié à une ligne 18.
Les caractéristique des appareils de ce deuxième étage sont prévues de telle sorte que celui-ci fonctionne comme limiteur de l'amplitude des demi-périodes négatives, et toutes les fréquences transmises résultent nivelées à la même amplitude; c'est-à-dire, on obtient des ondes déformées en trapèze dans les demi-périodes négatives, et le diagramme correspondant est celui marqué 19.
Il y a ensuite un troisième étageoù l'élément principal est toujours un. transistor 20; sur l'entrée duquel une résistance de polarisation 21 est montée,dans
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le but de limiter les demi-périodes positives, étant donné que les phases des courants s'invertissent en passant d'un étage à l'autre. La sortie du transistor 20 est reliée à l'un des bornes de l'enroulement primaire d'un transformateur 22 à décrire dans la suite, et l'émetteur est relié à la ligne 18. Les caractéri- stiques des appareils de cet étage sont prévues de telle sorte que l'on obtient le nivellement des demi-périodes positives d'une manière tout à fait semblable à celle du nivellement des demi-périodes négatives dans le deuxième étage.
Dans le diagramme correspondant 23 donc les demi-ondes résultent à peu près carrées.
La seconde borne du transformateur 22 est reliée à la ligne 24, à laquelle aboutissent aussi les résistances 8, 9, 15, 16, 21 et qui est mise à la terre.
Dans ,ce transformateur les fonds des demi-ondes,étant parallèles ' l'axe des temps, ne produisent aucune f.e.m. dans le secondaire, tandis que leur flancs très raides, ou bien substantiellement verticaux, donnent lieu à des vibrations très courtes, c'est-à-dire à des impulsions substantiellement triangulaires, positives et négatives, schématiquement représentées en 25. Sur le secondaire du transformateur 22 un condenseur 26, une résistance 27
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et un condenseur 28 sont reliés en 1 et forment une chaîne différentiante à constante de temps appropriée, par laquelle les impulsions 25 sont définitivement portées à la forme substantiellement rectangulaire à flancs raides représentée en 29.
Une diode d'amortisse- ment 30 suit, qui met en court circuit les impulsions négatives, tandis ¯que les impulsions positives passent par une diode 31, et en gommant leur puissances instantanées, toutes du même sens maintenant comme l'indique le diagramme 32, vont charger un condenseur 34 par l'intermédiaire d'une résistance 33 limitant la vitesse de chargement. Les constantes du condenseur 34 et de la résistance 33 sont déterminées en fonction du retard que l'on veut donner au système afin que son fonctionnement ne puisse pas être influencé par les bruits de courte durée, c'est-à-dire de durée plus petite que la durée la plus courte admissible pour les signaux de dépassement donnés par les avertisseurs acoustiques des véhicules.
Une résistance 35 est montée en parallèle avec le condenseur 34 et tend à décharger ce dernier sans cesse; et aussi en parallèle avec le même condenseur il y a un relais voltmétrique à grande sensibilité muni d'une résistance 37 en série avec lui. En proportionnant l'inertie
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"de ce relais à la constante de temps du circuit comprenant le condenseur 34 et la résistance 35 on détermine le minimum d'impulsions dans une seconde, c'est-à-dire la cadence, qu'il faut faire atteindre aux impulsions afin que la différence de potentiel au condenseur atteigne la valeur nécessaire pour fermer et maintenir fermé le celais* En prévoyant une cadence minimum nécessaire de 2000 impulsions à la seconde,
on obtient automatiquement la sélection des sons avec fréquence de plus de 2000 vibra- tions à la seconde, ce qui est nécessaire suivant les considérations faites dans la partie introductive du présent mémoire descriptif*Cette superposition d'impulsion est schématiquement représentée par le diagramme 38.
Le relais 36 actionne un servorelais 39 propre à allumer une lampe pilote 40 ou à faire bourdonner un ronfleur 41; le fonctionnement de ces appareils rapporte dans la cabine les signaux lancés par les véhicules qui. surviennent et sont près de dépasser, produits avec leur avertisseurs acoustiques normaux.
Une seconde forme, parmi le nombreuses formes de réalisation de la méthode qui Est l'objet de la présente invention, est représentée au schéma de fig.2, et consiste en ce que les signaux microphoniques séparés et amplifiés sans déformation de quelque manière que ce soit, par des
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étages préalables où l'amplification est poussée jusqu'à une limite préétablie tout en gardant leur forme sinusoïdale 4a, arrivent au primaire du transformateur.22a, et entre les bornes' de l'enroulement secondaire, qui a une prise centrale, deux diodes 42 et 43 sont montées en opposition. Les cathodes des deux diodes sont reliées entre elles, et une batterie de polarisation 44 est montée entre la prise centrale de l'enroulement secondaire du trasformateur 22a et le conducteur joignant les deux cathodes.
Le circuit de la - batterie 44 comprend un potentiomètre de réglage 45 et une. résistance fixe 47. Les deux diodes tondeuses 42 et 43 transforment en ondes carrées, schématiquement représentées en 48, les ondes sinusoïdales à leur sortie du secondaire du transformateur 22a. Ces ondes carrées ont toutes la même hauteur, déterminée par la valeur de la tension fixe de polarisation de la batterie 44.
'
Les ondes carrées ainsi obtenues sont envoyées, par l'intermédiaire du condenseur 49, à une diode d'amortisse- ment 30a qui met en court circuit les demi-périodes positives, tandis qu'une seconde diode 31a reliée à inversion de phase par rapport à la diode 30a, a le but été. feine avancer les demi-périodes négatives 32a. De cette facon en obtient des impulsions unidirectionnelles, toutes
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'de la même hauteur mais en nombre variable dans l'unité de temps, en fonction des fréquences acoustiques reçues par le microphone et amplifiées dans l'étage ou les étages d'amplification.
A partir de ce point les impulsions négatives 32a somment leur puissances instantanées chargeant ainsi le condenseur 34a à travers la résistance 35a limitant la vitesse de chargement du condenseur pour éliminer les bruits instantanés tombant dans la bande acoustique des avertisseurs des véhicules qui surviennent.
En parallèle avec le condenseur 34a est montée la résistance 35a ayant le même but que la résistance 35 du cas précédent. A partir de ce point la disposition est identique à celle de la forme d'exécution décrite relativement à la fig.l; elle produit donc la somme des impulsions schématiquement représentée par le diagramme
38a tout à fait semblable au diagramme 38 de fig.l.
Il est bien entendu que le dispositif décrit ici et illustré par les dessins annexés en deux examples d'exécution est capable d'être réalisé dans les formes les plus variées, étant donné que dans ce dispositif on peut substituer, ajouter ou supprimer des parties compo- santes sans sortir du cadre de l'invention, pourvu que l'on ne varie pas les caractéristiques fondamentales de
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la méthode qui en est l'objet, définies par les revendications qui suivent.
Par exemple, la résistance de fuite 35 et le relais 36 peuvent, en pratique,former un élément unique, de sorte que le relais fonctionne ampèremetriquement ac lieu de fonctionner voltmétri- quement.Encore, les éléments d'accouplement dans les étages damplification au lieu d'être exclusivement des résistances peuvent être des éléments avec inductance et capacité assooiées pour amplifier en plus haute degré les fréquences utiles* On pourrait indéfiniment multiplier les exemples de modifications semblables à celle que nous venons de toucher, tout en demeurant dans le champ de l'invention.
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The object of the present invention is a method and a device capable of increasing traffic safety in streets and paths.
The very loud local noise that can be observed in the driver's cab of heavy motor vehicles almost always makes it impossible for the driver to perceive the acoustic signals emitted by vehicles which come on and are close to overtaking, until the moment the vehicle is overtaken. occurring is very near and no maneuver can be done without risking a shock.
The average noise level in the cabin
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The driver of heavy vehicles with a motor in motion is about 90 decibels or more, while the sound from an acoustic warning device of an automobile at a distance of 40 meters does not exceed the average level of 80 to 85 decibels, and therefore it is not distinguished by its intensity, but by its characteristics; given, moreover, that the driver's attention is mainly directed towards driving the vehicle, it is very difficult, if not completely impossible, for him to hear in his cabin the acoustic signals of the vehicles which appear and are about to overtake.
It is therefore extremely useful for road safety to have a device which clearly signals in the cabin the sounds emitted by motor vehicles which occur when these are still at a sufficient distance for the driver of the heavy vehicle to be able to understand. its precautions and facilitate overtaking.
To achieve the individualization of the signals it is necessary, however, for the device to be able to separate the acoustic signals of the vehicles from the noise of the street, even if these noises are louder than the incoming signals; that is to say, its
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operation is determined by the characteristics of the sounds.
By systematic investigations on the 'noises produced by traffic, it has been observed that these noises have their highest intensity field in the acoustic band between 50 and 1500 Hz, while the acoustic warning devices of motor vehicles; even if they emit sounds with relatively low fundamental helots, almost all produce harmonic notes of remarkable intensity in the acoustic band between 2000 and 8000 Hz, the aforementioned noises of the traffic of the street not existing or being very weak in this band.
In addition, following an international habit and a natural psychological inclination of drivers, the sounds selected by the horns of vehicles asking for lane for overtaking have a duration of one second or more.
If the repeater device in the cabin in question is insensitive to sounds that do not reach this duration of one second, it is also possible to separate the impulsive extraneous noises that may accidentally fall into the acoustic band between 2000 and 3000 Hz. The device is thus made safer in the exclusive individualization of the sounds emitted by the
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acoustic warning devices for vehicles which are close to overtaking.
In accordance with the above, the device. Overshoot warning device according to the present invention comprises a separation of the prolonged sounds in which the component frequencies are between 2000 and 8000 Hz, and this separation is carried out with a delay of one second from the beginning of the arrival of the sounds.
The essential characteristic of the method which will be described here consists in the means for obtaining this separation. According to the invention, the sounds collected in the cabin of the motor vehicle are transformed into electrical quantities which result in the form of sine waves at different frequencies in exact correspondence with the frequencies of the sound waves forming the collected sounds; the separation of these sinusoidal waves is accomplished by alternating the low frequency waves with respect to a preset value of the frequency, and raising the high frequency waves;
the high frequency sinusoidal waves are then transformed into square waves and successively these square waves into pulses all of the same direction, of the same amplitude and of the same width; finally, we measure the
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.cadence of arrival of these electrical impulses by storing them in a.
integrating condenser and delivering them at the same time through a leakage resistor associated with this condenser, so that the value of the difference between the integration speed and the leakage speed produces the triggering of a repeater device instead in the cabin * That is to say that when an excess of energy stored in the condenser arrives within a predetermined time compared to the dissipation through the leakage resistor, the operation of the repeater device takes place for the entire duration of this excess.
The invention will now be described, with reference being made to the appended drawings which represent the connection diagrams of two exemplary embodiments., And in which: FIG. 1 is the diagram of a device carrying out the method of the invention ; FIG. 2 is the diagram of another device carrying out the method of the invention.
In the embodiment according to the diagram of fig1, a sound collector 1 leads to a microphone
2 gons coming from outside in a mixture, of which diagram 3 is a summary representation, showing in
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'4 a relatively low root note and in 5 its third harmonic.
Of course there are in practice several harmonics of higher orders, but for simplicity we have limited to the third harmonic the
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representation 'on2The drawing, and toe' -. b.-wa-.ire with regard to this harmonic also applies to other harmonics, even more so in some cases *
The microphone 2 transforms in a well-known manner the sounds which strike it into electric phenomena which fully and exactly reproduce the frequency, intensity and duration of the sounds received; therefore diagram 3 still represents the microphone currents * In series with the microphone 2 is connected a condenser 6, which serves as a filter to facilitate the passage of the higher frequencies of the acoustic bands;
these two devices with the relative connection conductors form the first circuit of the device of the invention.
A first amplification stage follows, whose main element is a transistor 7, on the input of which a resistor 8 is mounted serving to give the transistor r a bias voltage such as to prevent this stage from introducing distortions in the form wave of
7 signals received. On the output of the transistor a load resistor 9 and a coupling condenser 10 are
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mounted while on the emitter are connected a resistor 11 and a condenser 12 which stabilize the transistor. The characteristics of this amplification stage are provided so as to increase the amplitude of the highest frequencies ;, and the current diagram therefore becomes that shown at 13.
A second stage follows, where the main element is similarly a transistor 14, on the input of which is mounted a resistor 15 having the purpose of bringing the transistor to a state of polarization close to the prohibition) while on the output a resistor 16 and a condenser 17 are mounted, the values of which are suitable for facilitating the amplification of high frequencies, and the emitter is connected to a line 18.
The characteristics of the devices of this second stage are provided in such a way that it functions as a limiter of the amplitude of the negative half-periods, and all the transmitted frequencies result leveled at the same amplitude; that is, trapezoidal distorted waves are obtained in the negative half-periods, and the corresponding diagram is that marked 19.
Then there is a third floor where the main element is always one. transistor 20; on the input of which a polarization resistor 21 is mounted, in
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the goal of limiting the positive half-periods, given that the phases of the currents are reversed when passing from one stage to another. The output of transistor 20 is connected to one of the terminals of the primary winding of a transformer 22 to be described in the following, and the emitter is connected to line 18. The characteristics of the devices of this stage are provided in such a way that the leveling of the positive half-periods is obtained in a manner quite similar to that of the leveling of the negative half-periods in the second stage.
In the corresponding diagram 23 therefore the half-waves result approximately square.
The second terminal of transformer 22 is connected to line 24, which also terminates resistors 8, 9, 15, 16, 21 and which is earthed.
In this transformer the funds of the half waves, being parallel to the time axis, do not produce any f.e.m. in the secondary, while their very stiff flanks, or else substantially vertical, give rise to very short vibrations, that is to say to substantially triangular, positive and negative impulses, schematically represented at 25. On the secondary of the transformer 22 a condenser 26, a resistor 27
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and a condenser 28 are connected at 1 and form an appropriate time constant differentiating chain, by which the pulses 25 are definitively brought to the substantially rectangular shape with steep sides shown at 29.
A damping diode 30 follows, which short circuits the negative pulses, while the positive pulses pass through a diode 31, and erasing their instantaneous powers, all in the same direction now as shown in diagram 32 , will charge a condenser 34 via a resistor 33 limiting the charging speed. The constants of the condenser 34 and of the resistor 33 are determined according to the delay that we want to give to the system so that its operation cannot be influenced by noises of short duration, that is to say of longer duration. less than the shortest admissible duration for the overtaking signals given by the acoustic warning devices of the vehicles.
A resistor 35 is mounted in parallel with the condenser 34 and tends to discharge the latter constantly; and also in parallel with the same condenser there is a high sensitivity voltmeter relay provided with a resistor 37 in series with it. By proportioning the inertia
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"From this relay to the time constant of the circuit comprising the condenser 34 and the resistor 35, the minimum of pulses in one second, that is to say the rate, which must be made to reach the pulses so that the potential difference at the condenser reaches the value necessary to close and keep the cell closed * By providing a minimum necessary rate of 2000 pulses per second,
the selection of sounds with a frequency of more than 2000 vibrations per second is automatically obtained, which is necessary according to the considerations made in the introductory part of this description. * This impulse superposition is schematically represented by diagram 38.
The relay 36 actuates a servo relay 39 suitable for lighting a pilot light 40 or for making a buzzer 41 buzz; the operation of these devices reports in the cabin the signals launched by the vehicles which. occur and are close to exceeding, produced with their normal acoustic warning devices.
A second form, among the many embodiments of the method which is the object of the present invention, is shown in the diagram of fig. 2, and consists in that the microphone signals separated and amplified without distortion in any way. either, by
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previous stages where the amplification is pushed up to a preset limit while keeping their sinusoidal shape 4a, arrive at the primary of the transformer 22a, and between the terminals' of the secondary winding, which has a central tap, two diodes 42 and 43 are mounted in opposition. The cathodes of the two diodes are interconnected, and a bias battery 44 is mounted between the central tap of the secondary winding of the transformer 22a and the conductor joining the two cathodes.
The battery circuit 44 includes an adjustment potentiometer 45 and a. fixed resistor 47. The two trimmer diodes 42 and 43 transform into square waves, schematically represented at 48, the sinusoidal waves at their output from the secondary of transformer 22a. These square waves all have the same height, determined by the value of the fixed bias voltage of battery 44.
'
The square waves thus obtained are sent, via the condenser 49, to a damping diode 30a which short-circuits the positive half-periods, while a second diode 31a connected to phase inversion with respect to to diode 30a, has the goal been. pretends to advance the negative half-periods 32a. In this way one obtains unidirectional impulses, all
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'of the same height but in variable number in the unit of time, according to the acoustic frequencies received by the microphone and amplified in the stage or the amplification stages.
From this point the negative pulses 32a summon their instantaneous powers thus charging the condenser 34a through the resistor 35a limiting the charging speed of the condenser to eliminate the instantaneous noises falling in the acoustic band of the vehicle alarms which occur.
In parallel with the condenser 34a is mounted resistor 35a having the same purpose as resistor 35 of the previous case. From this point the arrangement is identical to that of the embodiment described in relation to fig.l; it therefore produces the sum of the pulses schematically represented by the diagram
38a quite similar to diagram 38 of fig.l.
It is understood that the device described here and illustrated by the appended drawings in two examples of execution is capable of being produced in the most varied forms, given that in this device it is possible to substitute, add or delete component parts. - health without departing from the scope of the invention, provided that one does not vary the fundamental characteristics of
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the method which is the subject thereof, defined by the following claims.
For example, the leakage resistor 35 and the relay 36 may in practice form a single element, so that the relay operates amperometrically instead of voltmetrically. Again, the coupling elements in the amplification stages instead. to be exclusively resistors can be elements with associated inductance and capacitance to amplify the useful frequencies in a higher degree * We could indefinitely multiply the examples of modifications similar to the one we have just touched, while remaining in the field of l 'invention.